复合材料学报

作者：付尚琛, 石立华, 周颖慧, 郭一帆,

关键词：碳纤维增强树脂基复合材料, 雷击防护, 喷铝涂层, 冲击电流测试, 电热耦合效应,

为了研究喷铝涂层对碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon fiber reinforced polymer，CFRP）结构的雷击防护（LSP）性能，开展了实验和数值仿真研究。对未防护CFRP材料开展的雷击过程观测、损伤测试及超声C扫描检测结果表明：雷电流直接效应会对CFRP造成明显的可见损伤，且焦耳热效应会在雷电流注入到材料中后持续作用，引起更大范围的内部损伤；对全喷铝CFRP开展的雷击测试表明，喷铝涂层能够显著减小CFRP表面的雷击损伤面积，且涂层厚度越大，LSP效果越好。基于实验结果，采用随温度变化的材料参数建立了未防护、全喷铝及十字形喷铝3种CFRP结构的电热耦合效应仿真模型，并与实验结果进行对比，验证了仿真方法的有效性。最后，利用所建立的模型分析了雷电流A波作用下喷铝涂层的LSP性能。结果表明，当全喷铝涂层的厚度为0.19 mm时，CFRP的损伤面积占比随结构的增重比达到最优；而对十字形涂层来说，雷电流传导路径所在的分支宽度应不小于20 mm，非传导路径所在的分支则可根据需要尽量减小宽度。

来源：2018年第10期

《复合材料学报》期刊编辑部

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